Die Idee, dass wir in die Vergangenheit reisen könnten, um die Vergangenheit zu verändern, ist zu einer der beliebtesten Techniken in Filmen, Literatur und Fernsehserien geworden. Harry Potter, Zurück in die Zukunft, Groundhog Day und viele andere Filme versprachen uns die Möglichkeit, in unserer Vergangenheit eine neue Auswahl zu treffen. Für die meisten Menschen wird diese Gelegenheit fantastisch bleiben, da alle Gesetze der Physik darauf hinweisen, dass es unvermeidlich und notwendig ist, rechtzeitig voranzukommen. In der Philosophie gab es sogar ein Paradoxon, das die Absurdität dieser Möglichkeit hervorhob: Wenn Zeitreisen möglich wären, könnten Sie in die Vergangenheit reisen und Ihren Großvater töten, bevor sich Ihre Eltern überhaupt trafen, wodurch die Möglichkeit Ihrer eigenen Existenz ausgeschlossen würde. Lange Zeit glaubte man, dass es keinen Weg zurück gab. Dank der faszinierenden Eigenschaften von Raum und Zeit in Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie ist eine Zeitreise möglicherweise möglich, sagt der Physiker Ethan Siegel.
Eine Illustration des frühen Universums des Quantenschaums, in dem sich Quantenfluktuationen auf kleinstem Raum manifestieren. Positive und negative Energiefluktuationen können winzige Quantenwurmlöcher erzeugen.
Beginnen wir mit der physischen Idee eines Wurmlochs. Im bekannten Universum auf kleinsten Skalen erscheinen winzige Quantenfluktuationen auf dem Gewebe der Raumzeit. Dies schließt Energiefluktuationen in positiver und negativer Richtung ein, die oft sehr nahe beieinander auftreten. Eine starke, dichte, positive Energiefluktuation kann auf bestimmte Weise einen gekrümmten Raum erzeugen, und eine starke, dichte, negative Energiefluktuation wird den Raum in umgekehrter Weise biegen. Wenn Sie diese beiden Krümmungsbereiche verbinden, erhalten Sie kurz ein Quantenwurmloch. Wenn das Wurmloch lange genug hält, können Sie versuchen, ein Partikel durch es zu führen, damit es in der Raumzeit an einer Stelle sofort verschwindet und an einer anderen erscheint.
Genaue mathematische Darstellung des Lorentzschen Wurmlochs. Wenn ein Ende eines Wurmlochs aus positiver Masse / Energie und das andere aus negativer Masse / Energie aufgebaut ist, wird das Wurmloch durchfahrbar.
Um all dies zu vergrößern und einem Menschen zu ermöglichen, durch ein Wurmloch zu gehen, ist einige Arbeit erforderlich. Obwohl alle bekannten Teilchen in unserem Universum positive Energie und entweder positive oder Nullmasse haben, ist es möglich, dass Teilchen mit negativer Masse und Energie im Rahmen der allgemeinen Relativitätstheorie existieren. Natürlich haben wir sie noch nicht gefunden, aber wenn Sie den theoretischen Physikern glauben, gibt es nichts, was die Möglichkeit ihrer Existenz ausschließen würde.
Wenn eine Substanz mit negativer Masse und Energie existiert, entsteht durch die Erzeugung eines supermassiven Schwarzen Lochs und seines Gegenstücks mit negativer Masse und Energie und deren anschließende Kombination ein durchquerbares Wurmloch. Egal wie weit Sie die beiden überlagerten Objekte trennen, wenn sie genügend Masse und Energie haben - sowohl positive als auch negative - bleibt die sofortige Verbindung bestehen. All dies ist ideal für sofortige Reisen durch den Weltraum. Aber was ist mit dem Timing? Und hier kommen die Gesetze der besonderen Relativitätstheorie ins Spiel.
Nach dem Gesetz der speziellen Relativitätstheorie altern stationäre und bewegliche Teile unterschiedlich schnell.
Wenn Sie sich der Lichtgeschwindigkeit nähern, tritt ein Phänomen auf, das als Zeitdilatation bezeichnet wird. Ihre Bewegung im Raum und Ihre Bewegung in der Zeit sind durch die Lichtgeschwindigkeit verbunden: Je schneller Sie sich durch den Raum bewegen, desto langsamer durch die Zeit. Stellen Sie sich vor, Sie haben ein Ziel in 40 Lichtjahren Entfernung und können mit einer unglaublichen Geschwindigkeit reisen: über 99,9% der Lichtgeschwindigkeit. Wenn Sie an Bord eines Schiffes gehen, mit fast Lichtgeschwindigkeit zu einem Stern reisen, dann anhalten, sich umdrehen und zur Erde zurückkehren, wird etwas Seltsames gefunden.
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Aufgrund der Verlangsamung der Zeit und der Verkürzung der Länge können Sie Ihr Ziel in nur einem Jahr erreichen und dann in einem weiteren Jahr zurückkehren. Aber 82 Jahre werden auf der Erde vergehen. Jeder, den Sie kennen, wird sehr alt. So ist Zeitreisen physisch möglich: Sie reisen in die Zukunft, und Zeitreisen hängen nur von Ihrer Bewegung im Raum ab.
Ist Zeitreise möglich? Mit einem Wurmloch, das groß genug ist, zum Beispiel durch zwei supermassereiche Schwarze Löcher (positive und negative Massen und Energien), könnten wir es versuchen.
Wenn Sie ein Wurmloch wie das oben beschriebene bauen, ändert sich die Geschichte. Stellen Sie sich vor, ein Ende eines Wurmlochs ist beispielsweise in der Nähe der Erde bewegungslos, während sich das andere Ende mit einer Geschwindigkeit nahe dem Licht bewegt. Nach einem Jahr schneller Bewegung eines Endes des Wurmlochs passieren Sie es. Was passiert als nächstes?
Nun, das Jahr wird für jeden anders sein, besonders wenn sich jeder zeitlich und räumlich anders bewegt. Wenn wir über die gleichen Geschwindigkeiten wie zuvor sprechen, wird das "sich bewegende" Ende des Wurmlochs 40 Jahre alt, das "ruhige" Ende jedoch nur 1 Jahr. Betreten Sie das relativistische Ende des Wurmlochs und gelangen Sie nur ein Jahr nach der Entstehung des Wurmlochs auf die Erde. Sie selbst werden 40 Jahre alt.
Wenn jemand vor 40 Jahren ein solches Paar verschlungener Wurmlöcher geschaffen und sie auf eine ähnliche Reise geschickt hätte, könnte er heute, 2017, in eines von ihnen eintreten und bis 1978 reisen. Das einzige Problem ist, dass Sie selbst 1978 nicht an diesem Ort gewesen sein konnten; Sie mussten sich an einem Ende des Wurmlochs befinden oder durch den Weltraum reisen, um es einzuholen.
Warp-Reisen aus Sicht der NASA. Wenn Sie ein Wurmloch zwischen zwei Punkten im Raum erstellen, sodass sich ein Loch relativ zu dem anderen relativistisch bewegt, altern die Beobachter, die es passieren, unterschiedlich.
Übrigens verbietet diese Form der Zeitreise auch das Paradoxon des Großvaters! Selbst wenn das Wurmloch erstellt worden wäre, bevor Ihre Eltern gezeugt wurden, hätten Sie auf keinen Fall früh genug am anderen Ende des Wurmlochs erscheinen können, um in die Vergangenheit zu reisen und Ihren Großvater vor diesem entscheidenden Moment zu finden. Bestenfalls könnten Sie Ihren neugeborenen Vater und Ihre neugeborene Mutter an Bord eines Schiffes nehmen, das andere Ende des Wurmlochs einholen, sie reifen lassen, altern, Sie empfangen und dann alleine das Wurmloch hinunterfahren. Dann werden Sie Ihren Großvater in seiner Blütezeit treffen, aber technisch gesehen wird es ungefähr zu der Zeit sein, als Ihre Eltern geboren wurden.
Das Universum lässt den ungewöhnlichsten Dingen freien Lauf. Besonders wenn negative Masse und Energie wirklich im Universum existieren und kontrolliert werden können. Aber eine Zeitreise ist etwas völlig Außergewöhnliches. Aufgrund der Kuriositäten sowohl der speziellen als auch der allgemeinen Relativitätstheorie ist eine Zeitreise in die Vergangenheit möglicherweise nicht nur in der Fiktion möglich.